Obiettivi Formativi

Il corso si prefigge l’obiettivo di fornire allo studente consolidate soluzioni teoriche e pratiche per affrontare problemi di analisi e progetto: • delle opere di fondazione • delle opere di sostegno delle terre • di interventi di consolidamento di fondazioni di strutture esistenti. Tale obiettivo viene conseguito attraverso la comprensione dell’importanza di definire affidabili modelli di sottosuolo e di interazione opera-terreno per effettuare previsioni attendibili del comportamento in esercizio e dei margini di sicurezza delle opere di fondazione e delle opere di sostegno. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite in merito ai principi fondamentali della disciplina per: • individuare le modalità e le tecnologie esecutive più adatte alla realizzazione di opere di fondazione e di opere di sostegno dei terreni; • definire i modelli geotecnici di sottosuolo da utilizzare nelle analisi delle condizioni di esercizio e nelle valutazioni dei margini di sicurezza delle fondazioni superficiali e profonde e delle opere di sostegno; • risolvere problemi riguardanti la valutazione del carico limite delle fondazioni superficiali e la stima dei cedimenti e delle distorsioni attese in esercizio; • risolvere problemi riguardanti la valutazione del carico limite di fondazioni profonde soggette a carichi assiali o trasversali all’asse; • risolvere problemi riguardanti la determinazione della spinta agente sulle opere di sostegno e la valutazione dei margini di sicurezza dell’opera rispetto a condizioni ultime. Gli elementi di teoria consentiranno allo studente di identificare, formulare e risolvere problemi utilizzando metodi, tecniche e strumenti aggiornati, in modo da poter affrontare con successo la professione di ingegnere. La comprensione degli argomenti è accompagnata dall’uso di linguaggio appropriato e rigoroso, utile a sviluppare la capacità di elaborazione dei concetti con piena autonomia di giudizio, a presentare i risultati e sostenere argomentazioni teoriche su temi applicativi dell'Ingegneria geotecnica, con particolare riferimento a quelli riguardanti le fondazioni e le opere di sostegno, e a permettere una sicura ed efficace comunicazione sia con interlocutori esperti nella disciplina che con interlocutori diversa estrazione. Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi tramite la consultazione di testi e pubblicazioni del settore delle Fondazioni.

Learning Goals

The course aims to provide well-established theoretical and practical solutions to be adopted in the design procedures of: • foundations; • earth-retaining structures; • retrofitting of the foundations of existing structures. This is achieved by understanding the need of a proper definition of sub-soil models and of soil-foundation models, in order to achieve reliable predictions of the actual performance of soil-foundation systems and of their safety against ultimate limit states. At the end of the course the student will be able to apply the acquired knowledge and the understanding of the basic principles of the discipline in order to: • detect the more reliable procedures and the proper construction technologies of foundations and earth-retaining structures; • define the numerical models to be used in the analyses devoted to check the serviceability and the ultimate limit states of foundations and earth-retaining structures; • estimate the bearing capacity and the settlements of shallow foundations; • estimate the bearing capacity of deep foundations subjected to vertical and transversal loads; • estimate the soil thrust acting on retaining structures and their safety against ultimate limit states. Elements of theory will allow the student to identify, formulate and solve problems using up-to-date methods, techniques and tools, in order to successfully address geotechnical problems frequently recurring in professional practice The understanding of the topics is aimed at developing the ability to process concepts with complete autonomy of judgment and is supported by the learning of an appropriate and rigorous technical language, useful to present the results and to support theoretical arguments on practical issues of geotechnical engineering, with particular reference to foundations and earth-retaining structures, and is aimed also at allowing an effective communication both with interlocutors experienced in the field of soil mechanics and geotechnical engineering and with interlocutors not specialized in this field having a different education background. The student must be able to update himself by consulting texts and publications from the Foundations sector.

Metodi didattici

Il corso prevede un impegno in aula di 48 ore e viene erogato mediante lezioni frontali (24 ore) ed esercitazioni in aula (24 ore). Le lezioni sono svolte alla lavagna stimolando frequentemente l'interazione con gli studenti e sono finalizzate all’acquisizione delle conoscenze sui fenomeni di interazione terreno-struttura che caratterizzano il comportamento delle fondazioni e delle opere di sostegno delle terre. Le esercitazioni vengono svolte sotto la guida del docente. Esse sono finalizzate ad applicare le conoscenze acquisite e rappresentano un momento fondamentale di interazione e di partecipazione nel quale è incoraggiato il lavoro di gruppo e il confronto tra i risultati ottenuti. Nel corso delle esercitazioni gli studenti vengono chiamati alla lavagna per illustrare i risultati ottenuti in modo da stimolare la loro capacità di formulare soluzioni elaborate in autonomia o in gruppo, da acquisire dimestichezza con la presentazione dei loro risultati e da affinare la loro capacità di espressione utilizzando un linguaggio rigoroso. ​​​​​​​

Teaching Methods

The course consists of 48 hours of classroom activities and is delivered through lectures (24 hours) and guided exercises with teacher support (24 hours). Lectures in the classroom are given at the blackboard, frequently stimulating interaction with students and are aimed to provide basic knowledge on the soil-structure interaction phenomena governing the behaviour of foundations and earth-retaining structures. The exercises are carried out by the students under the guidance of the teacher. They are aimed to apply the acquired knowledge to simple problems. Classroom exercises represent a fundamental moment of interaction and participation in which teamwork and comparison among different solutions and results are encouraged. During the classroom exercises the students are asked to explain the results they obtained in order to stimulate their ability to formulate solutions developed independently or in groups, to become familiar with the presentation of their results and to refine their ability to express technical information using rigorous language.

Prerequisiti

Conoscenze di analisi matematica (concetti di limite, derivata, integrale, equazioni differenziali), conoscenze di fisica (concetti di forze, tensioni, deformazioni, equilibrio), conoscenze di idraulica (carico idraulico, equazione di Bernoulli), conoscenze di meccanica delle terre e dei più comuni mezzi di indagine geotecnica di sito e di laboratorio (natura e composizione dei terreni, condizioni di drenaggio, resistenza e compressibilità dei terreni, analisi del comportamento meccanico attraverso prove geotecniche di laboratorio, tensioni indotte, fondamenti di spinta delle terre, perforazioni di sondaggio, campionamento, prove e misure geotecniche in sito), conoscenze di Scienza delle Costruzioni (equazioni di equilibrio e di congruenza per la risoluzione dei problemi di meccanica dei continui, stabilità dell’equilibrio, nocciolo centrale di inerzia di una sezione).

Prerequisites

Basic knowledge in mathematics, physics and hydraulics, soil mechanics and continuum mechanics, geotechnical surveys, laboratory tests and site investigation procedures and technologies.

Verifiche dell'apprendimento

Le modalità di verifica descritte nel seguito valgono sia per gli studenti frequentanti che per quelli non frequentanti. La verifica dell’apprendimento è effettuata attraverso una prova di esame orale. La prova consiste nella discussione di almeno tre argomenti e di un esercizio pratico ed è volta a verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso. Sono altresì oggetto di valutazione il rigore metodologico e la proprietà di linguaggio nell'esposizione degli argomenti. Ciascuno degli argomenti trattati all’esame è oggetto di separata valutazione in trentesimi. La valutazione finale, espressa in trentesimi, è il risultato di un giudizio complessivo della prova d’esame che tiene conto della media delle valutazioni della discussione dei vari argomenti. ​​​​​​​

Assessment

The procedure for checking the level of learning described below apply for both attending and non-attending students. The level of learning is checked through an oral examination. The exam, in the form of an interview, consists in the discussion of at least three topics including a practical exercise, each scored out of thirty. The exam aims at verifying the level of knowledge and understanding of the course contents. The methodological rigor and appropriate scientific language in the presentation of the topics are also assessed. The final grade is expressed out of thirty and is the result of an overall assessment of the examination that accounts for the average of the scores obtained in the discussion of the different topics.

Programma del Corso

Il corso è suddiviso in tre capitoli che riguardano le modalità esecutive delle fondazioni superficiali e profonde e delle opere di sostegno rigide e flessibili; i criteri di analisi e modellazione dei problemi di interazione terreno-fondazione-sovrastruttura nel caso di fondazioni superficiali e profonde; analisi, modellazione e progetto di varie tipologie di opere di sostegno delle terre di tipo rigido o flessibile L'elenco degli argomenti trattati è il seguente: MODALITÀ ESECUTIVE DELLE OPERE DI FONDAZIONE E DELLE OPERE DI SOSTEGNO DELLE TERRE Fondazioni superficiali: plinti, travi, graticci di travi, platee Fondazioni profonde: pali gettati in opera, pali prefabbricati, pozzi, cassoni, plinti, travi e platee su pali. Muri di sostegno in c.a. a mensola, muri di sostegno in gabbioni, muri di sostegno in terra rinforzata. Paratie di pali e micropali e palancole metalliche. Sistemi di vincolo ai terreni di fondazione INTERAZIONE TERRENO-STRUTTURA Interazione terreno-fondazione superficiale Interazione terreno-fondazione profonda per carichi assiali e trasversali: esame del comportamento del palo singolo e dei gruppi di pali Interazione terreno-fondazione -sovrastruttura Criteri di progetto Riferimenti normativi OPERE DI SOSTEGNO Spinta delle terre: teoria di Rankine, soluzioni derivate dall’analisi limite, metodo di Coulomb, effetto delle condizioni di carico, delle condizioni idrauliche e delle azioni sismiche sul regime di spinta Muri di sostegno: analisi del regime di spinta, verifiche di sicurezza Paratie: analisi del regime di spinta, verifiche di sicurezza Criteri di progetto Riferimenti normativi Il programma dettagliato del corso è reso disponibile dal docente tra il materiale di riferimento per il corso.

Course Syllabus

The course contents are subdivided into three chapters which concern with: technologies and construction works for shallow and deep foundations and earth-retaining structures analysis and modeling of soil-structure interaction problems (shallow and deep foundations) analysis, modelling and design of rigid and compliant earth-retaining structures and ground anchors. A list of content follows. CONSRUCTION METHODOLOGIES OF FOUNDATIONS AND EARTH-RETAINING STRUCTURES Shallow foundations: spread footings, continuous footings, mats and raft foundations. Deep foundations: plies, drilled shafts, caissons, mandrel-driven piles, auger-cast piles, pressure-injected foundations. Concrete retaining walls, gabion walls, earth-reinforced retaining walls Embedded retaining walls: cantilevers walls, anchored or propped walls (steel sheet piling or reinforced concrete diaphragm walls) Ground anchors SOIL-STRUCTURE INTERACTION Soil-foundation interaction: shallow foundations Soil-foundation interaction deep foundations subjected to vertical and horizontal loads (single pile and pile groups) Soil-foundation-superstructure interaction Design criteria Code prescriptions EARTH-RETAINING STRUCTURES Earth-pressure theory: Rankine theory, limit analysis, Coulomb method (influence of surcharge, hydraulic condition, seismic actions). Concrete gravity retaining walls: evaluation of earth-trust, evaluation of safety against ultimate limit states Sheet pile walls: evaluation of earth-trust, evaluation of safety against ultimate limit states Design criteria Code prescriptions A detailed list of subjects is provided to the student.